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作者|张蓉过去几年,机器人灵巧手最值得行业关注的地方,是它越来越接近人类手部能力。

它们可以完成精细抓取、操作工具、模拟人手动作,在实验室中展示越来越接近人类的灵活性。

一只机器人手轻轻捏起一枚鸡蛋,旋转一个小零件,或者完成复杂装配动作,这些看似简单的操作,背后却代表着机器人在感知、控制和运动能力上的不断突破。

对于机器人来说,手一直被认为是进入真实世界的关键

因此,过去很长一段时间,行业竞争的重点都集中在一个字:巧。

自由度够不够多,动作够不够灵活,能不能完成复杂操作,成为衡量一只灵巧手技术水平的重要指标。

但近年来,越来越多灵巧手开始把另一个指标摆到台前:负载能力。

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简单来说,就是一只机器人手能够稳定抓取和操作多重的物体,相比一个漂亮的抓取动作,「这只手能拿多少公斤」这个问题,似乎没有那么直观。

可当机器人开始从实验室走向真实应用,行业关注点自然就变了。

因为现实世界里的工作,并不是完成一次观赏性的动作展示。这意味着,机器人手不仅要拿得准,还要拿得动。

力量正在从一个隐藏在参数表里的指标,变成灵巧手竞争中的重要看点。

从「会抓」到「能干」,灵巧手开始补上力量这一课
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从「会抓」到「能干」,灵巧手开始补上力量这一课

真正让负载能力受到关注的,是机器人正在面对越来越具体的工作任务。

因为随着具身智能的发展,机器人正在面临一个新的问题:能够完成动作,并不意味着能够完成工作

这是机器人从实验室走向现实应用时,必须面对的一道关键门槛。

真实世界中,没有固定大小的物体,没有始终一致的重量,也没有一次完成就结束的任务。现实中的工作,往往是一连串持续任务。

在工业制造中,装配线上的工作不是偶尔夹取一个零件,而是成百上千次重复搬运、安装、配合气动工具拧紧螺丝,甚至长时间保持稳定操作。

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物流场景也是如此,机器人面对的也不再是重量固定、摆放规则的测试物体,而是从几克重的电子元件到十几公斤重的工具箱,规格参差、重心不一。

任务一旦进入这样的环境,重量就成为一个无法绕开的条件

这意味着,在实际生产中,负载能力直接决定机器人能不能做这项工作,能不能直接参与劳动任务。

在轻量化操作中,机器人可以完成零件分拣、物品抓取等任务。但当任务变成更重的工业组件或日常家具时,情况就完全不同了。

物体越重,机器人手需要承受的力量越大,对抓取稳定性的要求也就越高。如果力量不够,即使手指能够精准达到目标位置,也可能因为抓不稳而无法完成任务。

这也是为什么,机器人从展示动作走向承担工作之后,负载能力的重要性开始快速上升。

想象一下,一台机器人进入工厂,它能够准确找到零件,也能够完成抓取动作,但面对一个超过自身负载范围的工件,只能停在那里。此时,灵巧性再高,也无法突破重量带来的限制

这就是负载能力最直接的意义:它决定了机器人工作的重量范围

负载越低,机器人能够处理的物体范围越有限;当负载能力提升,原本被重量挡在门外的一批任务,就开始进入机器人的能力范围。

对于机器人来说,负载能力更像是一张通往更多应用场景的「通行证」。

而这背后对应的,正机器人商业化对能力提出的新要求。对于企业而言,一台机器人进入工厂,需要面对的是效率、稳定性和成本等现实考验

如果机器人只能完成实验室中的展示动作,那么它更多是一项技术成果。

但如果它能够承担重复劳动、适应复杂环境,并持续完成生产任务,它才具备真正的商业价值。

所以,负载能力正在从一个技术参数,逐渐变成机器人拓展应用边界的重要基础。

当机器人开始真正干活,它需要的就不只是灵巧的手指,还需要足够的力量去支撑这些动作。

而这也推动着机器人手开启下一轮技术升级:如何在更小的体积内释放更强力量,同时保持精准控制和灵活操作。

灵巧手越做越小,力量却越做越大?
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灵巧手越做越小,力量却越做越大?

几十公斤负载,对于人类来说并不陌生。但对于一只仅有几百克重量的机器人手来说,却是一场系统挑战

因为灵巧手不像传统工业机械臂,可以通过增加体积和动力设备提升力量。

它需要在接近人类手掌大小的空间里,同时容纳动力系统、传动结构、传感器以及控制模块。

换句话说,机器人手正在进行一场「小空间里的力量革命」

这意味着,机器人手想要获得更强力量,并不是单纯提高电机功率那么简单,而是在有限空间内完成一次系统升级。

简单来说,它需要回答三个问题:力量从哪里来?力量如何传到指尖?力量如何被精准控制?

首先需要解决的问题,是如何在有限空间内释放更强动力。对于只有几百克的灵巧手来说,把电机做大并不是好方法。

手掌的空间和重量都十分有限,动力系统如果过于庞大,不仅会挤占手指和关节的空间,也可能让整只手变得笨重。

因此,围绕动力布局这一问题,灵巧手厂商正在探索不同的方案。

一种思路,是把动力系统尽可能集成进手掌

像灵心巧手 Linker Hand O6 就采用了高度集成的设计,将电机等动力组件布置在手掌内部,让动力源距离手指更近。

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这样做的好处是动力传递路径相对直接,也能够让动力系统和手部结构高度融合。

但是,灵巧手手掌就这么大,里面能塞下多少动力?

于是,另一种思路出现了。

既然手掌空间有限,那就从身体其他地方借力

星际光年的 Pantheon Hand 采用的就是驱手分离思路,将电机等驱动组件后置到手臂等位置,再通过传动结构将动力传递到手指。

在保持手部尺寸和重量控制的同时,让灵巧手获得更高的力量输出能力。

无论是把动力放进手掌,还是把动力搬到手臂,本质上解决的都是同一个问题:既要更大的力量,又不能牺牲巧

但对于灵巧手来说,拥有动力只是第一步。真正困难的是,如何让这股力量稳定、高效地传递到指尖

像人手,就是通过肌腱连接各手指关节的肌肉,从而实现力量传递和动作控制。

机器人灵巧手也开始批量尝试类似思路。

曦诺未来的灵巧手就是采用腱绳驱动方案,通过类似人体肌腱的柔性结构传递动力,将电机产生的力量转化为手指关节运动。

这种方式能够减少手指部分的体积,让机器人手保持更接近人手的结构,同时提升运动灵活性

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此外,连杆传动也是灵巧手中比较常见的一条路线。通过刚性机械结构,将电机输出传递到手指关节。

这种结构具有更强的刚性和稳定性,在力量输出和负载能力方面具有优势。

尤其是在需要较大抓取力的场景中,刚性传动能够减少柔性结构在受力过程中的形变和能量损耗,让动力更加稳定地传递到手指关节。

但无论采用哪种方案,都需要在力量、重量和结构复杂度之间找到平衡

第三个问题是,它能不能控制这股力量

因为真实任务中,机器人需要面对不同物体。抓取金属零件时,需要足够大的夹持力保证稳定;面对玻璃、纸张或者柔性物体时,又需要精准控制力度,避免造成损坏。

这要求灵巧手不仅拥有力量输出能力,还需要具备感知和反馈能力

触觉传感器、力反馈系统以及控制算法,正在成为负载能力提升的重要组成部分。

月泉仿生信手 X-Hand M1 搭载了472个触觉感知单元,让机器人能够获取接触状态,并根据反馈动态调整操作力度,使机器人不仅能够握紧,还能够知道自己握了多少

几十公斤负载的背后,是动力系统、机械结构、传动方式、感知能力和控制算法的共同作用

未来真正具备竞争力的灵巧手,是能够将力量与灵巧结合,在复杂环境中完成更加接近人类工作方式的任务

灵巧手的「力量地图」,正在越画越大
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灵巧手的「力量地图」,正在越画越大

一只灵巧手能承受多少重量,背后对应的并不只是一个参数变化,而是一张不断扩大的任务地图

在较低负载阶段,灵巧手更多面对的是精细化、小型化任务。

这类任务通常要求机器人具备较高的位置精度和操作灵活性,例如拧螺丝、拿取水杯、拆装小型零部件等。

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而随着任务对象重量增加,灵巧手除了要保持原有的操作能力,还必须进一步解决力量输出和抓取稳定性问题

例如,在制造业中,机器人可能需要拿取金属加工件、装配组件,甚至操作生产工具。这些物体往往具有更大的重量和惯性,对机器人手的力量输出提出更高要求。

因此,一些企业开始尝试通过提升负载能力,让灵巧手覆盖更多工业场景。

源升智能 Apex Hand就将工业应用作为重要方向之一,把负载能力提升到30千克,让机器人具备处理更大重量物体的可能。

过去,机器人负责搬运,机械夹爪负责高负载抓取,而复杂操作依然依赖人工完成。

但如果灵巧手可以在不牺牲精细操作灵活性的前提下,兼顾更强的承重与负载能力,那么机器人就有机会进一步接手这些复合型任务中的一部分。

所以说,负载能力的提升就是在扩大机器人能够参与的工作范围

当负载能力进一步提升,机器人面对的任务也开始更加复杂。

40公斤级负载,代表灵巧手开始向更高强度工业环境靠近。

月泉仿生的信手 X-Hand M1 已经被用于汽车零部件生产相关的机器人应用验证。

在富维-月泉机器人应用实验室中,搭载灵巧手的机器人被放进汽车座椅零部件的生产、装配与检测场景中。

在负载的基础上,它进一步引入触觉感知能力,让机器人不仅能够承受更大的力量,也能够感知接触状态,并根据反馈动态调整操作力度。

这也意味着,负载提升正在推动灵巧手竞争从单一力量指标,进入系统能力竞争阶段

而当负载能力达到50公斤级别,机器人手正在探索更高强度任务。

例如,灵心巧手 Linker Hand O6,已经展示出50公斤级负载能力,可面向物流搬运、工业装配、异形抓取等多方场景。

对于传统工业设备而言,几十公斤并不是一个难以实现的重量,但对于一只仅几百克重量的机器人手来说,这意味着另一种技术突破。

因为它需要在小体积和轻机身中,实现力量输出、结构稳定和运动灵活性的结合

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低负载阶段,机器人证明了自己可以完成复杂动作;更高负载阶段,机器人开始证明自己可以承担真实任务

未来,随着机器人手继续提升力量密度和综合能力,它们面对的任务边界也将不断扩大。

从工厂生产,到物流搬运,再到更多复杂环境,灵巧手正在从一个完成动作的机械部件,逐渐成为机器人连接现实世界的重要执行端

对于今天的灵巧手而言,力量可能不是全部,但正在变得越来越不可或缺。

毕竟,一只手只有在拿得动的基础上,才有机会进一步证明自己干得好。